turbulencia
La turbulencia es un régimen de movimiento de un medio líquido o gaseoso, caracterizado por fluctuaciones irregulares en los campos de velocidad, presión y densidad. El flujo se vuelve turbulento cuando se supera un valor crítico del número de Reynolds (Re), que expresa la relación entre las fuerzas inerciales y las viscosas. Para flujos en tuberías, Re_cr ≈ 2300. En un flujo turbulento desarrollado, se observa una cascada de energía desde las escalas grandes hacia las pequeñas; en el intervalo inercial, se cumple la ley de Kolmogórov-Obukhov para el espectro de energía E(k) ∝ k^{-5/3}. La turbulencia aumenta la resistencia por fricción, pero intensifica la transferencia de calor y masa.
History
En 1883, el ingeniero inglés Osborne Reynolds realizó un experimento: introdujo un fino hilo de tinta en un tubo con agua y observó que, con flujo lento, la tinta formaba una línea recta, pero con flujo rápido, se difuminaba en un caos. Así describió la transición a la turbulencia e introdujo un número que ayuda a predecir dicha transición.
How it works
Los vórtices grandes son inestables y se descomponen en otros más pequeños, y estos en otros aún más pequeños, hasta que la fricción convierte el movimiento en calor. Este proceso se asemeja a una cascada: la energía de una cascada se fragmenta en chorros, salpicaduras y espuma, hasta que el agua se calma.
💡 El vuelo del abejorro se consideró paradójico durante mucho tiempo: según la aerodinámica estacionaria, sus alas no generan suficiente sustentación. En realidad, el abejorro utiliza vórtices turbulentos que se generan con los rápidos batidos de sus alas.